(57)【要約】【課題】住宅の屋根にも地面上にも設置でき、設置及び保守が低コストで、軽量で、使用する光起電素材が少なく、高コスト又は重量な追尾システムが不要な太陽エネルギ収集システムを得る。【解決手段】非可換型方角合わせ部材１１０及び可換型太陽エネルギ収集部材１５０からなる二体型のシステム１００にする。部材１１０のうち基台１２０のフレーム１２１を平坦な支持面に固定し、その上にプラットフォーム１２５を装着し、可動側フレーム１７０及びその上にある太陽エネルギ収集素子１６０からなる部材１５０をプラットフォーム１２５上に装着し、プラットフォーム１２５の対フレーム１２１回動角を回動角調整システム１３０で調整する。素子１６０の焦線ＦＬが支持面に対し略平行な平面内に保たれたまま、支持面に対し略直交する軸Ｚ周りでプラットフォーム１２５及び部材１５０が回動する。【選択図】図１（Ａ）
2010190566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦な支持面上に設置される非可換型方角合わせ部材と、その非可換型方角合わせ部材上に随時連結される可換型太陽エネルギ収集部材と、を備え、
上記非可換型方角合わせ部材が、上記支持面に固定される基台側フレーム、その実装先たる基台側フレームと共に基台を構成する可回動プラットフォーム、並びにその可回動プラットフォームの基台側フレームに対する回動角を調整する回動角調整システムを備え、
上記可換型太陽エネルギ収集部材が、その焦線に対し固定配置されている直線状の太陽光受光器及び太陽光をその焦線に集光させる光学素子を有する太陽エネルギ収集素子、並びにその太陽エネルギ収集素子が１個又は複数個固定実装された可動側フレームを備え、
上記基台側フレームを上記支持面に固定し、更に上記可動側フレームを上記可回動プラットフォーム上に装着して上記非可換型方角合わせ部材を稼働させると、当該支持面に対し略直交する軸を中心にして当該可回動プラットフォーム及び上記可換型太陽エネルギ収集部材が回動し、その間は上記焦線が当該支持面に対し略平行な平面内に保たれる二体型太陽エネルギ収集システム。
【請求項２】
その焦線に対し固定配置されている直線状の太陽光受光器及び太陽光をその焦線に集光させる光学素子を有する太陽エネルギ収集素子、並びにその太陽エネルギ収集素子が１個又は複数個固定実装された可動側フレームを備える可換型太陽エネルギ収集部材がその上に随時連結され、その可換型太陽エネルギ収集部材と共に二体型太陽エネルギ収集システムを構成する非可換型方角合わせ部材であって、
平坦な支持面に固定される基台側フレームと、その実装先たる基台側フレームと共に基台を構成する可回動プラットフォームと、その可回動プラットフォームの基台側フレームに対する回動角を調整する回動角調整システムと、を備え、
上記基台側フレームを上記支持面に固定し、更に上記可動側フレームを上記可回動プラットフォーム上に装着して稼働させると、その可回動プラットフォームが当該支持面に対し略直交する軸を中心にして上記可換型太陽エネルギ収集部材と共に回動し、その間は上記焦線が当該支持面に対し略平行な平面内に保たれる非可換型方角合わせ部材。
【請求項３】
基台側フレーム、その実装先たる基台側フレームと共に基台を構成する可回動プラットフォーム、並びにその可回動プラットフォームの基台側フレームに対する回動角を調整する回動角調整システムを備える非可換型方角合わせ部材上に随時連結され、その非可換型方角合わせ部材と共に二体型太陽エネルギ収集システムを構成する可換型太陽エネルギ収集部材であって、
その焦線に対し固定配置されている直線状の太陽光受光器及び太陽光をその焦線に集光させる光学素子を有する太陽エネルギ収集素子と、その太陽エネルギ収集素子が１個又は複数個固定実装された可動側フレームと、を備え、
上記可動側フレームを上記可回動プラットフォーム上に装着して上記非可換型方角合わせ部材を稼働させると、その可換型太陽エネルギ収集部材が当該可回動プラットフォームと同軸で回動し、その間は上記焦線が上記基台側フレームの平坦な支持面に対し略平行な平面内に保たれる可換型太陽エネルギ収集部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽エネルギ収集システムの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギ収集システムとしては従来からトラフリフレクタ型の太陽光発電機が知られている。図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）にその一例構成５０を示す。この太陽光発電機５０は、概略、樋型反射器（トラフリフレクタ）５１、太陽光ビームＢがその焦線(focal line)ＦＬ上に集まるようリフレクタ５１上に形成された反射面５２、その焦線ＦＬに沿って配置された長尺のフォトレセプタ５３、そのフォトレセプタ５３をリフレクタ５１に対し固定されるように支持する支持腕５５、並びにリフレクタ５１を支持し焦線ＦＬと平行な水平軸Ｘ周りで回動させる図示しない追尾システムを備えている。こうした発電機５０を使用する場合、通常は、図示の通りその水平軸Ｘが南北方向に揃うようにリフレクタ５１を配置した上で、１日の間に太陽が示す動き（太陽の日周運動）に応じ追尾システムがリフレクタ５１を東西方向に回動させる。これによって、ビームＢを継続的に面５２上に集めることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この種の発電機で十分高い発電効率を得るには、そのリフレクタ素材や反射面形状を緻密に選定・設計し、リフレクタが搭載されている基台をしっかりと支持固定し、その基台と共に追尾システムを構成しているモータでその基台を精密に駆動してトラフリフレクタの向きを精密に制御することが必要である。雨風に耐えられる構造にすることも求められる。そのため、この種の発電機はコンクリート製又は金属製の土台上に設置するのが普通で、一般住宅の屋根に載せるにはかなりの工作が必要であった。また、小型のトラフリフレクタを多数横並びに配置し単一のモータで一斉に駆動する構成とすることも可能であるが、そうした構成ではヒンジや連結腕を多数使用しなければならない。太陽光を精密に合焦させるにはそれら多数のヒンジ及び腕を互いに同期して且つ精密に回動させねばならないが、その状態を実現・維持するのは施工上及びコスト上難しいことである。
【０００４】
本発明の目的は、従来の太陽光発電機で発生するこれらの問題を解決乃至緩和し、住宅の屋根にも地面上にも設置できてその設置及び保守が低コストで済む軽量な太陽エネルギ収集システム乃至太陽光発電機を、使用する光起電素材の量を従来のフラットソーラーパネル等に比べ抑えつつ、また高コスト又は重量な追尾システムを使用することなく実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的を達成するため、本発明に係る二体型太陽エネルギ収集システムは、（１）平坦な支持面上に設置される非可換型方角合わせ部材と、その非可換型方角合わせ部材上に随時連結される可換型太陽エネルギ収集部材と、を備え、（２）その非可換型方角合わせ部材が、上掲の支持面に固定される基台側フレーム、その実装先たる基台側フレームと共に基台を構成する可回動プラットフォーム、並びにその可回動プラットフォームの基台側フレームに対する回動角を調整する回動角調整システムを備え、（３）その可換型太陽エネルギ収集部材が、その焦線に対し固定配置されている直線状の太陽光受光器及び太陽光をその焦線に集光させる光学素子を有する太陽エネルギ収集素子、並びにその太陽エネルギ収集素子が１個又は複数個固定実装された可動側フレームを備える。本システムでは、（４）その基台側フレームを上掲の支持面に固定し、更にその可動側フレームを可回動プラットフォーム上に装着して非可換型方角合わせ部材を稼働させると、その支持面に対し略直交する軸を中心にしてその可回動プラットフォーム及び可換型太陽エネルギ収集部材が回動し、その間はその焦線が当該支持面に対し略平行な平面内に保たれる。
【０００６】
また、本発明に係る非可換型方角合わせ部材は、（１）その焦線に対し固定配置されている直線状の太陽光受光器及び太陽光をその焦線に集光させる光学素子を有する太陽エネルギ収集素子、並びにその太陽エネルギ収集素子が１個又は複数個固定実装された可動側フレームを備える可換型太陽エネルギ収集部材がその上に随時連結され、（２）その可換型太陽エネルギ収集部材と共に二体型太陽エネルギ収集システムを構成し、（３）平坦な支持面に固定される基台側フレームと、その実装先たる基台側フレームと共に基台を構成する可回動プラットフォームと、その可回動プラットフォームの基台側フレームに対する回動角を調整する回動角調整システムと、を備える。本部材では、（４）その基台側フレームを上掲の支持面に固定し、更に可動側フレームをその可回動プラットフォーム上に装着して稼働させると、その可回動プラットフォームがその支持面に対し略直交する軸を中心にして可換型太陽エネルギ収集部材と共に回動し、その間は上掲の焦線が当該支持面に対し略平行な平面内に保たれる。
【０００７】
そして、本発明に係る可換型太陽エネルギ収集部材は、（１）基台側フレーム、その実装先たる基台側フレームと共に基台を構成する可回動プラットフォーム、並びにその可回動プラットフォームの基台側フレームに対する回動角を調整する回動角調整システムを備える非可換型方角合わせ部材上に随時連結され、（２）その非可換型方角合わせ部材と共に二体型太陽エネルギ収集システムを構成し、（３）その焦線に対し固定配置されている直線状の太陽光受光器及び太陽光をその焦線に集光させる光学素子を有する太陽エネルギ収集素子と、その太陽エネルギ収集素子が１個又は複数個固定実装された可動側フレームと、を備える。本部材では、（４）その可動側フレームを対応する可回動プラットフォーム上に装着して非可換型方角合わせ部材を稼働させると、その可換型太陽エネルギ収集部材がその可回動プラットフォームと同軸で回動し、その間はその焦線が基台側フレームの平坦な支持面に対し略平行な平面内に保たれる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１（Ａ）】本発明の第１実施形態に係る二体型太陽エネルギ収集システムの概略構成を示す分解斜視図である。
【図１（Ｂ）】同じくその俯瞰斜視図である。
【図２（Ａ）】その太陽エネルギ収集素子の稼働状態を示す横断面図である。
【図２（Ｂ）】同じくその縦断面図である。
【図３】このシステムの住宅屋根への設置形態を示す斜視図である。
【図４（Ａ）】そのシステムにおけるトラフリフレクタ型太陽エネルギ収集素子の稼働時姿勢、特に日の出直後の姿勢を示す斜視図である。
【図４（Ｂ）】同じく正午頃の姿勢を示す斜視図である。
【図４（Ｃ）】同じく日の入り直前の姿勢を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態における太陽エネルギ収集素子の概略構成を示す分解斜視図である。
【図６】その太陽エネルギ収集素子を用いた二体型太陽エネルギ収集システムの概略構成を示す俯瞰斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る二体型太陽エネルギ収集システムの概略構成を示す分解斜視図である。
【図８（Ａ）】そのシステムにおける太陽エネルギ収集部材の稼働時姿勢、特に日の出直後の姿勢を示す上面図である。
【図８（Ｂ）】同じく正午頃の姿勢を示す上面図である。
【図８（Ｃ）】同じく日の入り直前の姿勢を示す上面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る二体型太陽エネルギ収集システムの概略構成を示す俯瞰斜視図である。
【図１０】本発明の第５実施形態における可換型太陽エネルギ収集部材及びそれを構成するサブアセンブリユニットの概略構成を示す分解斜視図である。
【図１１】その可換型太陽エネルギ収集部材における中央配線路内配線の概略を示す上面図である。
【図１２】その可換型太陽エネルギ収集部材を用いた二体型太陽エネルギ収集システムの概略構成を示す分解斜視図である。
【図１３（Ａ）】その太陽エネルギ収集素子を支持する手段の概略を示す斜視図である。
【図１３（Ｂ）】その別例を示す斜視図である。
【図１４（Ａ）】そのサブアセンブリユニットに設ける放熱器の概略構成を示す要部拡大図である。
【図１４（Ｂ）】同じくその俯瞰斜視図である。
【図１５（Ａ）】従来技術に係るトラフリフレクタ型太陽光発電機の概略構成、特に日の出直後の姿勢を示す斜視図である。
【図１５（Ｂ）】同じく正午頃の姿勢を示す斜視図である。
【図１５（Ｃ）】同じく日の入り直前の姿勢を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本件技術分野で習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）が本発明を理解し実施することができるよう、特定の用途及び条件の許での実施形態を説明する。その説明中、相対的な向きを判りやすく示すため「上」「下」「垂直」「水平」なる方向指示語を使用するが、これは絶対的な座標系を指定するものではないので、その点に留意されたい。また、いわゆる当業者であれば、これから説明する諸実施形態に対し様々に変形を施すことができ、また本願記載の原理を適用して本発明を様々な形態で実施することができよう。即ち、本発明はこれから説明する形態以外の形態でも実施することができる。本発明の構成要件に関しては別紙特許請求の範囲を参照されたい。
【００１０】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に、本発明の第１実施形態に係る二体型の太陽エネルギ収集システム１００の概略構成を示す。図１（Ａ）に示したのは分解斜視外観、図１（Ｂ）に示したのは俯瞰斜視外観である。このシステム１００は住宅の屋根上を初めとして平坦な支持面上に設置可能であり、大まかには非可換型の方角合わせ部材１１０及び低コスト可換型の太陽エネルギ収集部材１５０で構成されている。それらのうち方角合わせ部材１１０は恒久的に（即ち非可換に）固定配設されており、収集部材１５０を支持する機能やその回動角を調整する機能を担っている（後述）。いわゆる当業者には自明な通り、光起電（ＰＶ）セル等からなる太陽エネルギ収集素子１６０が厳しい熱的条件に曝されるのに対し、部材１１０の構成要素たる基台１２０や自動位置決めシステム１３０は、それほど厳しい熱的条件には曝されることがない。そのため、部材１１０は、設置先の屋根等にできるだけ長く設置しておけるよう、頑丈な部品を使用し丈夫に拵えられている。他方の部材１５０は、その上の太陽エネルギ収集素子１６０がサイクル的熱負荷、太陽光、外力等に曝されるため、比較的短期間で摩耗乃至故障するがある。摩耗等したら換装しないと発電量を確保できないので、この部材１５０は頻繁に換装可能な可換ユニットとして構成されている。その構造は、可動側フレーム１７０上に１個又は複数個の素子１６０を実装した構造である。その実装方法としては、短命さに見合う程度に低コストだが、組立、輸送及び設置時の取扱には支障のない程度の強度が得られるような手法を使用するのが望ましい。例えば、プラスチック積層法等の安価な一体化法で所要個数の素子１６０をフレーム１７０上に恒久固着させる、という手法でもよい。ただ、この手法の場合、得られる部材１５０が単一ピース構造となるので、素子１６０が摩耗したときその部材１５０全体を新品に換装する必要が生じる。そのため、本実施形態では、フレーム１７０を多少頑丈に拵えておき、図示しないファスナを用い所要個数の素子１６０をそのフレーム１７０上に可換実装してある。こうしたアセンブリ構造では、着脱用のファスナを利用することで、摩耗した素子１６０だけを手軽に換装することができる。その換装の際、傷んでないフレーム１７０は引き続き使用することができ、換装に伴い発生する廃棄物も少ない。更に、頑丈な部材１１０の上に素子１６０の低コストアセンブリが載ることとなるので、住宅の屋根上に設置可能で経済的な太陽光発電システムを実現することができる。特に、手軽に外せる低コストなアセンブリ（部材１５０）の側に、割合に短期間で摩耗乃至故障する傾向のある太陽光集光器１６１、受光器（ＰＶセル）１６５等の部材が載っているため、そのアセンブリの定期的な換装で高い発電効率を維持することができる。
【００１１】
まず、図１（Ａ）の下半分に示した通り、方角合わせ部材１１０は基台１２０及び下記の如くそれと連携する回動角調整システム１３０を備えている。
【００１２】
そのうち基台１２０は、その上に太陽エネルギ収集素子１５０たる低コストアセンブリを実装可能なターンテーブル状の部材であり、図１（Ａ）に示すように、その支持面例えば屋根表面上に恒久設置可能な基台側フレーム１２１の上に、ターンテーブル状の可回動プラットフォーム１２５を、例えばその中央に位置する可回動ベアリング１２３を介し可回動連結した構成を採っている。後にまた詳細に説明する通り、このベアリング１２３経由プラットフォーム１２５対フレーム１２１可回動連結は、回動の中心となる回動軸が、その下方の支持面（図１（Ｂ）ではＳ）に対しほぼ直交する軸Ｚになるよう行われている。基台１２０は、フレーム１２１、ローラ乃至ボールベアリング１２３、図示しない保護ハウジング、それらに一体化乃至固定された装着用部品及び風防用部品等、頑丈な部品で頑丈に構成されているので、その寿命が尽きるまで屋根等に固定したまま放置しておくことができる。そして、このプラットフォーム１２５には、アルミニウムブレース、締め付けポイント等、相応の部材乃至構造で素子１６０のアセンブリがしっかりと連結、固定されている。
【００１３】
回動角調整システム１３０は可回動プラットフォーム１２５を基台１２１に対し且つ回動軸Ｚ周りで回動させるシステムであり、これを利用することで、そのプラットフォーム１２５上にある太陽エネルギ収集部材１５０の軸Ｚ周り回動角を調整することができる。この機能を担うため、図１（Ａ）に示すように、このシステム１３０には、センサ１３３、モータ１３５及びそれらに連携する制御回路乃至配線からなる追尾システム１３２が設けられている。追尾システム１３２では、センサ１３３で検知される太陽の方角に従い、プラットフォーム１２５の縁と連携例えば係合しているモータ１３５を作動させる。更に、追尾システム１３２等のユニットに図示しない給電ケーブルを接続し、その給電ケーブルをインバータ等の調電乃至配電素子にすることもできる。その調電乃至配電素子自体を回動角調整システム内に組み込んだ形態で本発明を実施することも可能である。また、このシステム１３０を構成する部材に課される条件は、基台１２０と同じく頑丈であることが望ましい点を除けば、それほど厳しいものではない。例えば、このシステム１３０では、部材１５０の軸Ｚ周り回動角を制御するのに、追尾用のモータ１３５をプラットフォーム１２５の縁に接触させて駆動する、という手法を採っている。そのため、回動角制御のためモータ１３５で発生させねばならないトルクが低い分、モータ１３５に求められるトルク性能の水準が低くなっている。そして、このシステム１３０では、センサ１３３の出力を図示しない制御回路へとフィードバックして後述の如く太陽エネルギ収集部材１５０の向きを調整するようにしているので、その上にある太陽エネルギ収集素子１６０の向きを太陽の方角に対し正確に揃えることが可能である。無論、その設置場所に基づき種々の太陽パラメタ群を導出しておき、それに基づき制御回路が太陽エネルギ収集部材の向きをオープンループ制御するようその追尾システムを設置、調整する形態でも、本発明は実施することが可能である。
【００１４】
次に、太陽エネルギ収集部材１５０は、図１（Ａ）の上半分に示した通り、それぞれ太陽光集光器１６１及び太陽光受光器１６５を備える１個（又は複数個）の太陽エネルギ収集素子１６０を、その可動側フレーム１７０上に可着脱（又は恒久非可換）実装した構成を有している。その素子１６０は、集光器１６１である直線（焦線ＦＬ）上に集められた太陽光を、その焦線ＦＬ上又は焦線ＦＬ付近に固定配置された直線状の受光器１６５で受光する構成である。まず、受光器１６５は、その能動面を下に向けてＰＶセルを複数個直線的に連ねたもの（ＰＶセル列）を、図１（Ｂ）に示すように集光器１６１の上方に浮くよう複数個の支持子１６２で支えたものである。ＰＶセル列に代え熱起電セル列や熱輸送流体通流管で太陽光受光器を構成することも、また支持子１６２以外の手段で太陽光受光器を固定することも可能である。次に、集光器１６１は入射してくる太陽光ビームＢを焦線ＦＬ方向に反射させる反射性光学系であり、図１（Ｂ）に示す例では略放物筒状（パラボラトラフ状）のミラー１６３で実現されている。このミラー１６３で反射された太陽光は、受光器１６５たるＰＶセル列の下面（能動面）で受光され、利用可能なエネルギ例えば電力に直ちに変換される。そして、フレーム１７０は、素子１６０の向きを所望の向きに保てるよう、十分軽量且つ高スティフネスに構成されている。なお、いわゆる当業者には自明な通り、上掲のトラフリフレクタ型以外の構成で太陽光集光器を実現すること、例えば焦線又はその付近に固定配置されている直線状太陽光受光器上に上の例と違い屈折性光学系で太陽光を集める構成にすることもできる。
【００１５】
本実施形態の太陽エネルギ収集システム１００は、図１（Ｂ）に示すように、略平坦な支持面Ｓ例えば屋根に方角合わせ部材１１０を固定設置し、その可回動プラットフォーム１２５上に太陽エネルギ収集部材１５０を可着脱固定することで構成されている。特に、部材１１０は、基台側フレーム１２１が面Ｓに固定されているときに、その面Ｓに接する平面に対し回動軸Ｚが略直交するよう構成されている。更に、プラットフォーム１２５及びその上の可動側フレーム１７０は、図１（Ｂ）の如く組み上げ稼働させたときに、プラットフォーム１２５及び部材１５０が軸Ｚ周りで一体回動するように、またその部材１５０の太陽光受光器１６５及び焦線ＦＬが面Ｓに対し略平行な平面Ｐ内から外れないように構成されている。
【００１６】
回動角調整システム１３０は、本実施形態の場合、太陽エネルギ収集素子１６０の長手方向を基準として太陽の方角を検知し、その結果に基づきモータ１３５に制御信号を送って可回動プラットフォーム１２５を回動させることで、太陽光集光器１６１によって形成される焦線ＦＬの方角を太陽光ビームＢの入射方角に対し概ね平行化している。具体的には、太陽の位置をセンサ１３３で検知し、素子１６０に求められる軸Ｚ周り回動角θを図示しないプロセッサ等の機構で導出し、その結果に基づきモータ１３５を稼働させている。軸Ｚ周り回動角θの導出は、地球から見た太陽の動きを示す精密な数式と、この太陽エネルギ収集システム１００の位置とに基づく厳密な計算で行っている。その計算に際しては、ＧＰＳ（全地球測位システム）受信機、フォトセル等のセンサ群からフィードバックされる情報に従い駆動系統の誤差を補償している。なお、このフィードバックシステムは必須なものではない。
【００１７】
次に、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を参照して太陽エネルギ収集システム１００の動作をより詳細に説明する。まず、図２（Ａ）の如く太陽光集光器１６１の焦線ＦＬとシステム１００上への太陽光入射の方角とがほぼ平行である場合、その太陽光はパラボラトラフ型をしたミラー１６３の表面で反射され、その焦線ＦＬ沿いにあるＰＶセル等の太陽光受光器１６５に集まっていく。この現象は、放物面リフレクタに入射された平行光ビームがそのリフレクタで反射されて焦点に集まる、という周知現象に似ているが、この例では単一の焦点ＦＰではなく焦線ＦＬが形成されている（図２（Ａ）の方向からは点ＦＰに見えるが実際には図２（Ｂ）の如く線ＦＬである）。例えば、図２（Ｂ）で右斜め上（図２（Ａ）で紙面奥）から入射している太陽光ビームＢは、ミラー１６３で反射された後、図２（Ｂ）で左斜め上（図２（Ａ）で紙面手前）へと進んでいる。
【００１８】
この集光方式には従来の集光方式にない幾つかの長所がある。第１に、従来のカセグレン型太陽光集光器なら６００〜１００００倍程度の高集光率が求められるところ、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示した集光方式では１０〜１００倍程度の集光率で足りる。従って、リフレクタ素材、リフレクタ形状及び追尾精度についての技術的条件が緩和される。第２に、従来のフラットアレイ型ソーラーパネルではシリコン素材のコストが嵩むところ、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示した集光方式では、その集光率が２５倍程度とあまり高くない場合でも、太陽光受光器１６５を構成するＰＶセル用のシリコン素材にかかるコストが、太陽エネルギ収集部材１５０全体のコストに比しまた従来のフラットアレイ型ソーラーパネルでのコストに比し、かなり低コストになる。
【００１９】
第３に、焦線ＦＬと平行な方角から非零入射角で入射した太陽光ビームＢは、縦断面図たる図２（Ｂ）から読み取れるように、トラフ状のミラー１６３まで進んでそこで反射され、その後にＰＶセルからなる太陽光受光器１６５上に集まってくる。これに似た平行光ビーム集光現象は、円柱レンズ、円柱フレネルレンズ、湾曲／屈曲円柱フレネルレンズ等に平行光ビームを通したときにも生じうる。しかし、そうしたレンズを使用すると、その屈折特性の影響で、太陽光入射角の増大につれて焦線位置がレンズ寄りに動いてしまう。トラフならばこれを避けて反射系の特性を維持することができる。
【００２０】
図３に、太陽エネルギ収集システム１００を住宅３００の屋根３１０に載せた状態の斜視外観を示す。この例では、その表面（任意勾配γの平坦面）に対し回動軸Ｚが実質的に直交するよう、屋根３１０上に本システム１００が設置されている。即ち、略平坦な屋根３１０に対し軸Ｚが略直交することとなるよう、前述の基台側フレーム１２１を介し屋根３１０上に可回動プラットフォーム１２５を、またそのプラットフォーム１２５上に可動側フレーム１７０をそれぞれ配置してある。そのため、軸Ｚ周りでミラー１６３を回動させても、太陽光受光器１６５の受光面Ｐ（及び焦線ＦＬ）は屋根３１０の表面と平行に保たれる。このように、住宅３００の屋根３１０の表面に対し図示の如く軸Ｚを略直交させると、その屋根３１０の勾配γがどのような値でも、大抵はその屋根３１０と平行な面内で太陽を追尾させることができる。更に、ミラー１６３・屋根３１０間の距離が小さく保たれる分、システム１００の支持やその上部の回動に必要な支持構造（基台）が小型軽量になるため、基台に課せられる技術的条件は緩く、屋根３１０の改造や葺き直しをせずに済ますことができる。追尾動作を行っても、太陽エネルギ収集部材１５０にかかる風力負荷が増すことはない。
【００２１】
また、数学的にも判るように、太陽がどちらの方角にあっても、図示の通りミラー１６３をその方角に応じた角度θまで（或いは１８０°＋θまで）回動させることで、太陽光を太陽光受光器１６５上に全て集めうる状態にすることができる。同じくこの図から読み取れるように、受光面Ｐ毎にユニークな法線ベクトルに対する俯角Φを使用し太陽光入射角（仰角）を表すと一般に９０°−Φとなる。これは、太陽光を遮るものがない限り、その設置場所及び形態によらずミラー１６３に太陽光を入射させることができる、ということである。即ち、受光器１６５の向きが太陽の方角から外れていても、その法線ベクトル（即ち軸Ｚ）を中心に受光面Ｐ上でミラー１６３を回動させてそれらを互いに平行にすることで、太陽光が受光器１６５上に存分に集まる状態に変えることができる。
【００２２】
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に、ある典型的な一日における太陽エネルギ収集システム１００の日周動作をそのシステム１００の斜視外観で示す。ここでいう日周動作とは、焦線ＦＬ沿いに配置されている太陽光受光器１６５が受光面Ｐ内で回動してその長手方向が太陽の方角と平行に保たれるように、太陽エネルギ収集素子１６０を回動させる動作のことである。図中の方角表記Ｐ１から読み取れるように、この回動動作では、日の出直後は素子１６０の長手方向が東西方向に近く（図４（Ａ）参照）、正午頃はほぼ南北方向となり（図４（Ｂ）参照）、そして日の入り直前は東西方向に近くなる（図４（Ｃ）参照）。この日周動作は、市販されている従来の太陽エネルギ収集システムと明らかに相違している。従来システムでは、多くの場合、トラフリフレクタの長手方向を南北方向に固定しそのトラフリフレクタを水平軸周りに回動させている。また、発明者の知見によれば、トラフリフレクタの長手方向を（南北方向ではなく）東西方向に固定し、そのトラフリフレクタを（太陽の朝夕間移動に応じ東から西へと１８０°回動させるのではなく）夏から冬へ更に夏へという太陽の年周運動に応じ南北方向にティルトさせるタイプの従来システムもある。これらの従来システムでは、本発明の構成と違い、トラフリフレクタの長手方向が南北方向又は東西方向に固定されているし、トラフリフレクタが直交軸周りで回動されているわけでもない。更に、地球上の多くの地帯では太陽が弧を描いて空を馳せるので、トラフリフレクタの長手方向を東西方向に固定したのでは、その角度補正量は僅かであれ太陽の日周運動に応じ焦線沿いにトラフリフレクタを回動させないと、太陽光がうまく集まっている状態を維持することができない。
【００２３】
図５に、本発明の第２実施形態における太陽エネルギ収集部材１５０Ａの概略構成を、その斜め上方からの分解斜視外観により示す。図示の通り、この部材１５０Ａは図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）に示した従来のトラフリフレクタ型太陽光発電機５０と類似した点を有している。例えば、その太陽エネルギ収集素子（トラフリフレクタ）１６０Ａに入射する太陽光ビームＢを樋型放物面鏡（パラボラトラフミラー）１６７Ａで反射させて素子１６０Ａの焦線ＦＬ上に集める点、その焦線ＦＬ沿いに配された太陽光受光器（ＰＶレシーバ）１６５Ａでその光を受光する点等である。その反面、この部材１５０Ａには従来の発電機５０と大きく相違する点がある。特に、素子１６０Ａの太陽光集光器が中空筒状のミラーではなく固体光学素子１６１Ａである点、その素子１６１Ａに備わる面のうち略平坦な上部開口面１６２Ａの中央部分にレシーバ１６５Ａが搭載されその素子１６１Ａに固定配設されている点、同じくその素子１６１Ａに備わる面のうち線形放物形状の下部凸面１６３Ａに対し密接するようミラー１６７Ａが素子１６１Ａに固定配設されている点等である。
【００２４】
その固体光学素子１６１Ａは、光学用透明素材の一体成形、押出等によって形成された単体素子である。その断面は全長に亘り同一形状、上部開口面１６２Ａは低光反射性の略平坦面、下部凸面１６３Ａは線形放物形状の面（樋に沿って放物線を並べた面）となっている。本実施形態では、英国Ｐｉｌｋｉｎｇｔｏｎ  ＰＬＣ製のガラスＯｐｔｉｗｈｉｔｅ等の低鉄組成ガラスを既知のガラス成形法で成形してこの素子１６１Ａを実現している。こうした素材及び手法を使用するのは、粘度が高い低鉄組成ガラスを成形することで、その表面欠陥が少ない品が得られるからである。この品は表面凹凸が少なく不純物が付着しにくいので、他種素材、他種製造法では得られない幾つかの長所、例えば秀でた光透過率や表面特性を備える素子１６１Ａとなる。但し、これ以外の透光性素材や製造法で素子１６１Ａを形成し本発明を実施することもできる。素子１６１Ａに相応しい特性を有する透明素材であればよいので、例えばシリコーン系、ポリエチレン系、ポリカーボネート系、アクリル系等の透明ポリマ素材や、低鉛組成ガラスも、素子１６１Ａの素材として使用することができる。また、プラスチック等の透明ポリマ素材を加工及び研磨して単体の素子１６１Ａを形成するという製造法や、複数個の素子片を接着等の手段で一体化させて素子１６１Ａを形成するという製造法も、使用することができる。いわゆる当業者にとり既知の製造法のなかには、研磨を（ほとんど）行わずに十分な機械公差を保てる成形手法もあるので、その手法を使用しポリマ素材を成形すれば、高性能光学素子を低コストで製造することができる。
【００２５】
ミラー１６７Ａは、その固体光学素子１６１Ａの下部凸面１６３Ａに密接（例えば堆積）されている。素子１６１Ａに入射した太陽光は、このミラー１６７Ａの反射面にて素子１６１Ａ内に反射され、構造的に決まる焦線ＦＬ上に集まっていく。なお、「密接」とは、ミラー１６７Ａ・凸面１６３Ａ間に空隙がない、即ちミラー１６７Ａの反射面と素子１６１Ａの凸面１６３Ａがほぼ同じ線形放物形状でほぼ同じ位置を占めている、という意味である。
【００２６】
このミラー１６７Ａは幾通りかの手法で形成することができる。第１の手法は、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の光反射性素材をスパッタリング等で固体光学素子１６１Ａの下部凸面１６３Ａ上に直接堆積（成長）させることで、優れた光学特性を有する反射膜を低コストで形成する手法である。既知の鏡面形成法に従いスパッタリング等を実行して反射膜を形成すると、その反射膜即ちミラー１６７Ａは自然にその面に密着し、その内寄り面は自然にその面１６３Ａと同形状になる。従って、ミラー１６７Ａに求められる鏡面形状に見合った凸面１６３Ａが生じるよう型、押出等で成形を行い素子１６１Ａを形成することにより、所望形状のミラー１６７Ａを効率的且つ所望位置に形成することができる。従来のトラフリフレクタと違い、組立コストや位置決めコストが嵩むこともない。更に、この手法で反射膜を成長させると凸面１６３Ａに密着したミラー１６７Ａが形成され、その状態で固定されるので、光学的に望ましい線形放物形状及び位置が自動的に保たれることとなる。即ち、素子１６１Ａ上に成長させた反射膜は、手を加えない限りその形状及び位置が変わらないので、上部開口面１６２Ａに対するミラー１６７Ａの位置が固定されることとなる。従来の発電機では、複数個の部分ミラーを配列又は連結してミラーを形成していたので部分ミラー間の位置合わせ乃至位置調整が必要であったが、この手法であればそうした作業は不要である。また、第２の手法は、可撓性のある反射膜（例えばポリマを基材とする膜）を別途形成し、凸面１６３Ａ上に重なるよう付着（例えば接着）させることで、その面１６３Ａ上にミラー１６７Ａを実装する手法である。第１の手法で面１６３Ａ上に直に形成される反射膜と同様、この反射膜乃至ミラー１６７Ａも、実装工程を通じ、自然とその面１６３Ａに対し正確に位置合わせされる。また、多少反射率が劣るものの、この手法であれば、凸面１６３Ａ上に直に反射膜を形成する手法よりも製造コストを抑えることができる。
【００２７】
図６に、この太陽エネルギ収集部材１５０Ａを用いた太陽エネルギ収集システム１００Ａの斜視外観を示す。前述した第１実施形態のシステム１００と同じくこのシステム１００Ａも、図示しない基台側フレーム、可回動プラットフォーム１２５Ａ及び回動角調整システム１３０Ａを有する基台１２０Ａを備えている。また、その基台側フレームが支持面ＳＡ上に固定配設されている点、回動軸Ｚ周りで回動させうるようプラットフォーム１２５Ａが基台側フレーム上に配されている点、追尾システム１３２Ａ及びモータ１３５Ａを有する調整システム１３０Ａでプラットフォーム１２５Ａの回動角を調整している点、プラットフォーム１２５Ａ上に可動側フレーム１７０Ａが可着脱固定されている点等も、前述のシステム１００と類似している。反面、このシステム１００Ａは、そのフレーム１７０Ａ上に固定配置されている太陽光エネルギ収集素子１６０Ａが、図５に示すように固体光学素子１６１Ａを用いたトラフリフレクタである点で、前述のシステム１００と異なっている。ＰＶレシーバ１６５Ａは、上部開口面１６２Ａの中心線近傍領域で焦線ＦＬと重なるようその素子１６１Ａ上に固定配置されている。その素子１６１Ａの下部凸面１６３Ａからレシーバ１６５Ａに至る光路上に空隙は発生しておらず、レシーバ１６５Ａのうち太陽光を受光する部分である能動面は素子１６１Ａの内部を向いている。従って、ミラー１６７Ａによって反射された太陽光はレシーバ１６５Ａの能動面上にほぼ全て集まることとなる。また、このレシーバ１６５Ａは素子１６１Ａの長手方向に延びる長尺構造を採っており、その構造はミラー１６７Ａに対する位置関係が固定されるよう開口面１６２Ａ上に固着されている。具体的には、この長尺構造は、入射太陽光を電力に変換する能力（光起電能）のある半導体ピース乃至ストリップを複数個、シリコン半導体等を用いて既知手法で製造し、それらのピース乃至ストリップを適宜配列し、そして隣同士のピース乃至ストリップ間をワイヤ等の導体（図示せず）で縦続接続する、という手法で形成されている。更に、これは本発明の実施にとり必須ではないが、レシーバ１６５Ａは従来からソーラーパネルの製造に広く使用されている光起電（ＰＶ）シリコン素材で形成することができる。その場合、同じ素材を使用する従来のソーラーパネルに比べ、単位能動面積当たりで１０倍以上の電力を発生させることができる。また、他種ＰＶ素材を薄膜成長させた素子や、（その素子がコスト的に許容できる水準になった暁には）マルチジャンクションプロセス等で形成される高効率素子も、レシーバ１６５Ａ又はその構成部品として使用することができる。
【００２８】
本実施形態の太陽エネルギ収集システム１００Ａの動作は、図１（Ａ）〜図４（Ｃ）を参照して説明したものとさほど違いはない。しかし、このシステム１００Ａでは、その太陽光集光器として上述の通り透明な固体光学素子１６１Ａを使用している。そのため、第１実施形態に比べてより低コストなシステムとなる。なお、透明な固体光学素子の使用で生じるその他の効果については、本願出願人が本願と相前後して提出する別の特許出願「太陽エネルギ収集装置及び方法」（出願番号未付番）を参照されたい。この参照を以てその全内容を本願に繰り入れることとする。また、本発明の実施に使用しうる透明な固体光学素子としては、本願及び上記「太陽エネルギ収集装置及び方法」に記載のもののほかに、本願出願人をその譲受人とする米国特許出願「微細切り子面ミラーアレイを有する直線状固体太陽光集光システム(SOLID LINEAR SOLAR CONCENTRATOR OPTICAL SYSTEM WITH MICRO-FACETED MIRROR ARRAY)」及び「偏心型トラフリフレクタを有する直線状固体太陽光集光システム(LINEAR CONCENTRATING SOLAR COLLECTOR WITH DECENTERED TROUGH-TYPE REFLECTORS)」（いずれも出願番号未付番）に記載のものもある。この参照を以てそれらの全内容を本願に繰り入れることとする。
【００２９】
図７に、本発明の第３実施形態に係る二体型の太陽エネルギ収集システム１００Ｂの概略構成を、その斜め上方からの分解斜視外観により示す。前述の太陽エネルギ収集システム１００Ａと同じく、このシステム１００Ｂも非可換型の方角合わせ部材１１０Ｂ及び可換型の太陽エネルギ収集部材１５０Ｂで構成されている。その方角合わせ部材１１０Ｂも、支持面上に固定配置された基台側フレーム１２１Ｂ、そのフレーム１２１Ｂ上に搭載された可回動プラットフォーム１２５Ｂ、並びにそのプラットフォーム１２５Ｂの縁に当接させたモータ１３５Ｂでプラットフォーム１２５Ｂを軸Ｚ周りで適宜回動させる追尾システム１３２Ｂを備える点で、前掲のシステム１００Ａのものと類似している。反面、前述のシステム１００Ａと違い、このシステム１００Ｂでは部材１５０Ｂの可動側フレーム１７０Ｂ上に複数本の太陽エネルギ収集素子１６０Ｂが配されている。その素子１６０Ｂは、それぞれ前述の太陽エネルギ収集素子１６０Ａと同様の構成、即ち太陽光を焦線ＦＬ上に集光させる太陽光集光器及び同じ焦線ＦＬに対し固定的な位置関係を保つよう構成された直線状の太陽光受光器１６５Ｂを有する構成であり、その太陽光集光器も図５及び図６を参照して説明したものと同様に単一片の固体光学素子１６１Ｂで実現されている。本実施形態では、その焦線ＦＬ同士が平行となり協働で単一の受光面を形成するよう素子１６０Ｂを複数本配置してある。そのため、前述した実施形態と同様にして部材１５０Ｂを回動させることで、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示すように、全素子１６０Ｂの方角姿勢（焦線ＦＬ１，ＦＬ２等の向き）を、その部材１５０Ｂに太陽光ビームＢが入射してくる方角に対し、常に平行に保つことができる。また、それらの固体光学素子１６１Ｂの重量が丸い方角合わせ部材１１０Ｂによって大面積に分散されるため、このシステム１００Ｂは屋根の上により好適に設置することができる。更に、固体光学素子１６１Ｂの背が低くほぼ単一面内で回動するため、従来型のトラフリフレクタ型太陽エネルギ収集システムに比べ風や嵐による損傷を受けにくい。
【００３０】
図９に、本発明の第４実施形態に係る二体型の太陽エネルギ収集システム（太陽光発電機アレイ）１００Ｃの概略構成を、その斜め上方から見た斜視外観により示す。前述のシステム１００Ｂと同じくこのシステム１００Ｃも、丸い可回動プラットフォーム１２５Ｃ及びその縁付近に位置する駆動用のモータ１３５Ｃによって非可換型の方角合わせ部材が構成される一方、可動側フレーム１７０Ｃ及びその上に固定実装されている相平行な複数本の太陽エネルギ収集素子（トラフリフレクタ）１６０Ｃによって可換型の太陽エネルギ収集部材が構成されている。従って、前述のシステム１００Ｂと同じくプラットフォーム１２５Ｃを回動させることで、全素子１６０Ｃを一緒に回動させることができる。反面、このシステム１００Ｃでは、システム１００Ｂと違い、複数本ある素子１６０Ｃの長さがいずれも同じで、それらが正方形又は長方形の可動側フレーム１７０Ｃ上に実装されており、そのフレーム１７０Ｃがプラットフォーム１２５Ｃの上方に可回動実装されている。ここで素子１６０Ｃの「長さ」と呼んでいるのは、その素子１６０Ｃを構成している固体光学素子１６１Ｃの焦線に沿った太陽光受光器（例えばＰＶセル列）１６５Ｃの長さのことである。本実施形態では、素子１６０Ｃ間で、その受光器１６５Ｃの長さが互いにほぼ等しくなっている。このように素子１６０Ｃをいずれも同じ長さにすると、その素子１６０Ｃ上のＰＶセル列で発生する電圧がどの素子１６０Ｃでも互いにほぼ等しくなるので、システム１００Ｃに係る電気システムが簡素になるのに加え、その製造組立工程も簡素になる。
【００３１】
図１０に、本発明の第５実施形態に係る二体型の太陽エネルギ収集システム、特にその可搬型太陽エネルギ収集部材１５０Ｄの概略構成をその斜め上方からの分解斜視外観で示す。前述したシステム１００Ｃと同じくこのシステム１００Ｄ（図１２参照）でも、正方形又は長方形の可動側フレーム１７０Ｄと、互いに同じ長さの太陽エネルギ収集素子１６０Ｄ複数本とによって部材１５０Ｄが構成されている。しかしながら、このシステム１００Ｄは前掲のシステム１００Ｃと次の諸点で異なっている。
【００３２】
第１に、この太陽エネルギ収集システム１００Ｄでは、太陽エネルギ収集素子１６０Ｄが所定本数ずつ装着された４個のサブアセンブリユニット１８０Ｄ−１〜１８０Ｄ−４（単に「１８０Ｄ」とも記す）を、可動側フレーム１７０Ｄ上の指定領域１７５Ｄ−１〜１７５Ｄ−４のうち対応する領域に装着することで、その太陽エネルギ収集部材１５０Ｄが構成されている。図中破線で示すように、ユニット１８０Ｄ−１は領域１７５Ｄ−１に装着、ユニット１８０Ｄ−３は領域１７５Ｄ−３に装着、という具合である。また、図中ユニット１８０Ｄ−３を例に示す通り、どのユニット１８０Ｄも、前掲の太陽エネルギ収集素子１６０Ｃと同じく固体光学素子１６１Ｄ及びその焦線に対し固定配置された直線状の太陽光受光器（例えばＰＶセル列）１６５Ｄからなる素子１６０Ｄを、所定本数ずつその基台１８２Ｄ上に配した構成である。「所定本数ずつ」であるのでどのユニット１８０Ｄでも素子１６０Ｄの本数は同じ（図示例では８本）であり、それらの素子１６０Ｄはその焦線同士がほぼ平行になるよう対応する基台１８２Ｄ上に固定実装されている。こうした構成では、後述の如く、インバータ等の負荷につながる配線を一括化することが有益となる。更に、本実施形態では、それぞれ所定本数ずつ素子１６０Ｄが固定実装されている４個のユニット１８０Ｄをフレーム１７０Ｄ上に装着することで、それらの素子１６０Ｄが集まった１個の部材１５０Ｄを実現している。こうした構成では、個々のユニット１８０Ｄのサイズを互いに同じサイズにすること、即ちサイズを標準化することができる。サブアセンブリユニットサイズが標準化されていれば、その標準サイズに対しそのサイズが縦横ほぼ整数倍で正方形又は長方形の可換型太陽エネルギ収集部材を、それらのサブアセンブリユニットで容易に組み上げることができる。本実施形態ではサブアセンブリユニットサイズが２フィート×２フィートであるので部材１５０Ｄのサイズはほぼ４フィート×４フィートになっている（１フィート＝約０．３ｍ）。こうした構成では、追尾用モータの個数を抑えつつ、より小型及び強力でその製造が容易な可換型太陽エネルギ収集部材を実現することができる。
【００３３】
第２に、この可換型の太陽エネルギ収集部材１５０Ｄでは、可動側フレーム１７０Ｄの中心線近傍領域沿いに中央配線路１９０Ｄが設けられている。各サブアセンブリユニット１８０Ｄは、各太陽エネルギ収集素子１６０Ｄの一端が配線路１９０Ｄ沿いに並ぶよう、また図示の如く各素子１６０Ｄが配線路１９０Ｄから見て直交方向に延びることとなるよう、このフレーム１７０Ｄに装着されている。本実施形態では、更に、こうした配置を利用し、配線路１９０Ｄを介したユニット１８０Ｄ間（太陽光受光器１６５Ｄ間）電気的接続の個所数を抑えるようにしている。そのため、各ユニット１８０Ｄ上では、素子１６０Ｄのうち隣り合うもの同士をループ導体で接続する一方で、そのユニット１５０Ｄの端部に位置する素子１６０Ｄからは更にワイヤ導体を延ばし、そのワイヤ導体を配線路１９０Ｄとの電気的接続に使用している。具体的には、図中ユニット１８０Ｄ−３を例に示す通り、内部ワイヤ導体１８７Ｄを介し隣接素子１６０Ｄ間を直列接続する一方、そのユニット１５０Ｄの両端にある素子１６０Ｄからは、対配線路１９０Ｄ接続用の端部導電線１８９Ｄを延ばしてある。図１１にこれによる配線の概略を示す。この図から読み取れるように、この部材１５０Ｄでは、互いに異なる素子１６０Ｄ上の受光器（ＰＶセル列）１６５Ｄ同士を電気的に直列接続した構成を採るユニット１８０Ｄ同士が、ソケット１９１Ｄ及び配線路１９０Ｄの内部導体１９２Ｄを介し電気的に直列接続されている。更に、そうして形成される単一のＰＶセル直列回路が外部導電線１９５Ｄに接続されている。従って、その外部導電線１９５Ｄをインバータ等の負荷に接続することで、そのＰＶセル直列回路で発生した電力をそれらの負荷に送ることができる。こうした形態でＰＶセル直列回路を形成すると、部材１５０Ｄの中心線に対する受光器１６５Ｄの配置が対称になると共に、ユニット１８０Ｄ・配線路１９０Ｄ間電気的接続個所数を抑えることができるため、ここで発明者等が想定している状況下では図１１に示す如き接続形態が好都合である。反面、いわゆる当業者には理解できるように、光の当たり方にムラがある場合や、使用しているＰＶセルの性能にばらつきや変動が見られる場合や、使用しているＰＶセル間に性能差がある場合等には、こうした接続形態を採るとサブアセンブリユニット群の性能を十分に引き出せない可能性もある。従って、図示例よりも導体乃至配線が多数となる接続形態を用いた方がよい場合や、インバータ等の負荷につながるＰＶセル列の個数がより少数（例えば単数）となる接続形態を用いた方がよい場合もあり得る。
【００３４】
図１２に、本実施形態に係る太陽エネルギ収集システム１００Ｄの概略構成をその斜め上方から見た分解斜視外観で示す。このシステム１００Ｄは非可換型の方角合わせ部材１１０Ｄ及び可換型の太陽エネルギ収集部材１５０Ｄの二体で構成されている。方角合わせ部材１１０Ｄは、前述の如く支持面上に固定設置されている基台側フレーム１２１Ｄと、軸Ｚ周りで回動させうるようフレーム１２１Ｄ上に配されている可回動プラットフォーム１２５Ｄと、そのプラットフォーム１２５Ｄの内縁に当接するよう設けられたモータ１３５Ｄを有する追尾システム１３２Ｄとを備えている。また、太陽エネルギ収集部材１５０Ｄは上述の如く組み上がっている状態、即ちその可動側フレーム１７０Ｄ上の指定領域１７５Ｄ−１〜１７５Ｄ−４にサブアセンブリユニット１８０Ｄ−１〜８０Ｄ−４のうち対応するものがしっかりと装着されており、且つその端部導電線１８９Ｄが中央配線路１９０Ｄ上の対応するソケット１９１Ｄに接続されている状態である。本実施形態では、更に、１個又は複数個のコネクタ（例えばソケット）１４１Ｄを有する給電システム１４０Ｄが方角合わせ部材１１０Ｄに付設されており、そこから頑丈なケーブル１４５Ｄが引き出されている。太陽エネルギ収集部材１５０Ｄをプラットフォーム１２５Ｄ上に装着する際には、図中破線で示す通り、その外部導電線１９５Ｄを方角合わせ部材１１０Ｄ側のコネクタ１４１Ｄに接続する。その状態では、それらのユニット１８０Ｄで発生する電力を、ケーブル１４５Ｄを介し図示しない所定の負荷回路へと供給することができる。
【００３５】
また、このサブアセンブリユニット１８０Ｄは、先に図１０を参照して説明した通り着脱可能型の構成である。従って、組立、輸送、装着等の際の取扱にあまり不便を来さないよう、このユニット１８０Ｄの強度は十分に高くするべきである。ユニット１８０Ｄの主要素材は透明な固体素材であるので、その強度を高めるには、ユニット１８０Ｄ自体を十分小さくし多数並べて強度を高めるか、固体光学素子１６１Ｄの腹側（上側）及び背側（下側）の一方又は双方に何らかの支持部材を設けて補強すればよい。まず、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に、それぞれ、素子１６１Ｄの背側を支持部材で支持、補強した構成を一例ずつ示す。これらの例では、支持部材２１０上の丸溝２１２（図１３（Ａ））又は支持部材２２０上の丸溝２２２（図１３（Ｂ））で素子１６１Ｄの背部湾曲面を支持すること、即ち個々の素子１６１Ｄを支持部材２１０又は２２０の丸溝２１２又は２２２に着座させることで、ユニット１８０Ｄの補強を実現している。光が当たらない部分が素子１６１Ｄの背側にできるがそれは問題ではなく、部材２１０又は２２０を設けたからといって光学損失が増えるわけではない。次に、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に、素子１６１Ｄの腹側を放熱器３１０で支持、補強した構成を示す。図１４（Ａ）は要部拡大図、図１４（Ｂ）はその斜め上方からの斜視図である。図示の通り、このユニット１８０Ｄでは、各素子１６１Ｄ上にある太陽光受光器（ＰＶセル列）１６５Ｄの背面に上方から接触するよう、各放熱器３１０が対応する素子１６１Ｄの上部開口面にしっかりと固定されている。図１４（Ａ）に示す通り、この例では、素子１６１Ｄの上部開口面に等間隔で設定した締め付けポイントで、放熱器３１０側のフランジ３１２を適当なファスナ３１５で固定することで、個々の放熱器３１０を素子１６１Ｄの上部開口面に対し好適に固定している。なお、こうした放熱器３１０に代え、或いはそれと共に、筋交い状の部材を用い素子１６１Ｄ間又は放熱器３１０間を連結して組み上がり強度を高めることもできる。素子１６１Ｄ側に大きな影が落ちないよう、この筋交いは小断面積にするのが望ましい。また、放熱器（例えばアルミニウム製や銅製のフィン）にエラストマ系接着剤等の化合物素材でＰＶセル列を固着させておけば、ＰＶセル列の装着を簡便に行うことができる。その化合物素材は、ＰＶセル列の支持にも、各種部材間（例えばＰＶセル、導体、放熱器形成素材等の間）にある熱膨張率差の吸収にも役に立つ。ＰＶセルは、本件技術分野で既知の高効率シリコンＰＶ素子とするのが望ましい。
【００３６】
以上、本発明について、光起電素子（ＰＶレシーバ）を太陽光受光器として用いた太陽光起電型の実施形態を例に説明を行ったが、熱電対等の熱起電素子を太陽光受光器として用いた熱起電型の構成、例えばトラフリフレクタで反射された太陽光が熱起電素子に集まり熱から直に電力へと変換されるよう上掲の又はそれに類するトラフリフレクタの焦線上にその熱起電素子を配置した構成でも、本発明を遜色なく実施することができる。また、トラフリフレクタに代えプリズム、ウェッジ等の反射乃至内部全反射性光学素子で、その光学素子の長端から外れた場所にある直線状又は矩形状の領域に光を集め、そこに配置されているＰＶセルでそれを受光する構成にしてもよい。更に、トラフリフレクタに代えて非軸対称錐面型リフレクタ、非軸対称球面型リフレクタ等のトラフ類似リフレクタを形成し、そのリフレクタの長軸に対し平行な位置から外し、その軸に対しある位置差乃至傾斜角度差を呈するように、ＰＶセルを配置した構成にしてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１００，１００Ａ〜１００Ｄ  二体型太陽エネルギ収集システム、１１０，１１０Ｂ，１１０Ｄ  非可換型方角合わせ部材、１２０，１２０Ａ  基台、１２１，１２１Ｂ，１２１Ｄ  基台側フレーム、１２３  可回動ベアリング、１２５，１２５Ａ〜１２５Ｄ  可回動プラットフォーム、１３０，１３０Ａ  回動角調整システム、１３２，１３２Ａ〜１３２Ｄ  追尾システム、１３３  センサ、１３５，１３５Ａ〜１３５Ｄ  モータ、１４０Ｄ  給電システム、１４１Ｄ  コネクタ、１４５Ｄ  ケーブル、１５０，１５０Ａ〜１５０Ｄ  可換型太陽エネルギ収集部材、１６０，１６０Ａ〜１６０Ｄ  太陽エネルギ収集素子、１６１，１６１Ａ〜１６１Ｄ  太陽光集光器又は固体光学素子、１６２  支持子、１６２Ａ  上部開口面、１６３，１６７Ａ  ミラー、１６３Ａ  下部凸面、１６５，１６５Ａ〜１６５Ｄ  太陽光受光器（ＰＶレシーバ）、１６６Ａ  半導体ピース、１７０，１７０Ａ〜１７０Ｄ  可動側フレーム、１７５Ｄ−１〜１７５Ｄ−４  指定領域、１８０Ｄ，１８０Ｄ−１〜１８０Ｄ−４  サブアセンブリユニット、１８２Ｄ  基台、１８７Ｄ  内部ワイヤ導体、１８９Ｄ  端部導電線、１９０Ｄ  中央配線路、１９１Ｄ  ソケット、１９２Ｄ  内部導体、１９５Ｄ  外部導電線、２１０，２２０  支持部材、２１２，２２２  丸溝、３００  住宅、３１０  屋根、３１１  放熱器、３１２  フランジ、３１５  ファスナ、Ｂ  太陽光ビーム、ＦＬ，ＦＬ１，ＦＬ２  焦線、ＦＰ  焦点、Ｐ  受光面、Ｐ１  方角表示、Ｓ，ＳＡ  支持面、Ｘ  水平軸、Ｚ  回動軸、γ  屋根勾配、Φ  太陽光俯角、θ  回動角。
【図１（Ａ）】
2010190566.tif 000003
【図１（Ｂ）】
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【図２（Ａ）】
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【図２（Ｂ）】
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【図３】
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【図４（Ａ）】
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【図４（Ｂ）】
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【図４（Ｃ）】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８（Ａ）】
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【図８（Ｂ）】
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【図８（Ｃ）】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３（Ａ）】
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【図１３（Ｂ）】
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【図１４（Ａ）】
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【図１４（Ｂ）】
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【図１５（Ａ）】
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【図１５（Ｂ）】
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【図１５（Ｃ）】
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